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O que é Expansão Adiabática – Compressão Adiabática – Definição

Expansão Adiabática – Compressão Adiabática. A compressão e expansão adiabáticas são processos muito importantes na análise térmica de usinas termelétricas. Engenharia Térmica

Processo Adiabático

Um processo adiabático é um processo termodinâmico , no qual não há transferência de calor para dentro ou para fora do sistema (Q = 0). O sistema pode ser considerado perfeitamente isolado . Em um processo adiabático, a energia é transferida apenas como trabalho. A suposição de que não há transferência de calor é muito importante, pois podemos usar a aproximação adiabática apenas em processos muito rápidos . Nesses processos rápidos, não há tempo suficiente para que a transferência de energia como calor ocorra de ou para o sistema.

Em dispositivos reais (como turbinas, bombas e compressores) ocorrem perdas e perdas de calor no processo de combustão, mas essas perdas são geralmente baixas em comparação com o fluxo geral de energia e podemos aproximar alguns processos termodinâmicos pelo processo adiabático.

Principais características do processo adiabático
Principais características do processo adiabático

Veja também: Primeira lei da termodinâmica

Veja também: Lei do gás ideal

Veja também: O que é entalpia

Expansão Adiabática – Compressão Adiabática

Veja também: O que é um gás ideal

Num gás ideal , as moléculas não têm volume e não interagem. De acordo com a lei ideal dos gases , a pressão varia linearmente com a temperatura e a quantidade e inversamente com o volume .

pV = nRT

Onde:

  • p é a pressão absoluta do gás
  • n é a quantidade de substância
  • T é a temperatura absoluta
  • V é o volume
  • R  é a constante de gás ideal, ou universal, igual ao produto da constante de Boltzmann e da constante de Avogadro,

Nesta equação, o símbolo R é uma constante chamada constante universal de gás que tem o mesmo valor para todos os gases – ou seja, R = 8,31 J / mol K.

processo adiabático  pode ser expresso com a lei do gás ideal como:

pV κ = constante

ou

1 V k = p 2 V k

em que κ = c p / c v é a proporção de aquecimentos específicos (ou capacidades de calor ) para o gás. Um para pressão constante (c p ) e outro para volume constante (c v ) . Observe que essa razão κ  = c p / c v é um fator na determinação da velocidade do som em um gás e em outros processos adiabáticos.

Outra relação p, V, T

relação p, V, T - processo isentrópico

Em um diagrama de pV , o processo ocorre ao longo de uma linha (chamada adiabat ) que possui a equação p = constante / V κ . Para um gás ideal e um processo politrópico, o caso n = κ corresponde a um processo adiabático.  

Exemplo de expansão adiabática

Diagrama PV - processo adiabático
Assuma uma expansão adiabática de hélio (3 → 4) em uma turbina a gás (ciclo de Brayton).

Assuma uma expansão adiabática de hélio ( 3 → 4 ) em uma turbina a gás . Como o hélio se comporta quase como um gás ideal , use a lei do gás ideal para calcular a temperatura de saída do gás ( 4, real ). Nessas turbinas, o estágio de alta pressão recebe gás (ponto 3 na figura; p 3 = 6,7 MPa ; 3 = 1190 K (917 ° C)) de um trocador de calor e o esgota em outro trocador de calor, onde a pressão de saída é p 4 = 2,78 MPa (ponto 4) .

Solução:

A temperatura de saída do gás, T4 , real , pode ser calculada usando a relação p, V, T para um processo adiabático. Observe que, é a mesma relação do processo isentrópico , portanto, os resultados devem ser idênticos. Nesse caso, calculamos a expansão para diferentes turbinas a gás (menos eficientes), como no caso da expansão isentrópica na turbina a gás.

relação p, V, T - processo isentrópico

Nesta equação, o fator para o hélio é igual a κ = c p / c v = 1,66 . A partir da equação anterior, segue que a temperatura de saída do gás, T4 , real , é:

processo adiabático - exemplo

Veja também:  Relação de Mayer

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.